DE3420441A1 - CONTROL DEVICE FOR AIRCRAFT - Google Patents
CONTROL DEVICE FOR AIRCRAFTInfo
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Description
PatentabteilungPatent department
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Steuerungseinrichtung für Fluggeräte Control device for aircraft
Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für Fluggeräte, mit einer Vorrichtung zur Ablenkung des Triebwerkstrahles, die aus kreuzförmig und schwenkbar an der Triebwerkdüse angeordneten Strahlruder besteht.The invention relates to a control device for aircraft, with a device for deflecting the Engine jet, which consists of a cross-shaped and pivotable thruster arranged on the engine nozzle.
Derartige Steuerungseinrichtungen werden zur Steuerung von mittels Strahltriebwerken angetriebenen Fluggeräten, wie Flugkörper oder Flugzeuge eingesetzt, wobei durch eine Ablenkung des Triebwerkstrahles an den Fluggeräten Steuermomente erzeugbar sind.Such control devices are used to control aircraft propelled by jet engines, such as missiles or aircraft used, whereby by a deflection of the engine beam on the aircraft Control torques can be generated.
Eine Steuerungseinrichtung dieser Gattung ist aus der DE-PS 19 64 205 bekannt geworden. Hiernach ist vorgesehen, daß zunächst schwenkbare Triebwerkdüsen mittels Triebwerkstrahlablenkung eine Fluglageabweichung über einen Lageregler aussteuern und anschließend hierzu dieser die aerodynamischen Steuerflächen verstellt, während die Triebwerkdüsen in ihre NuI.I age zurückgesehwankt werden.A control device of this type is from the DE-PS 19 64 205 became known. According to this it is provided that initially swiveling engine nozzles by means of engine jet deflection over a flight attitude deviation control a position controller and then adjust the aerodynamic control surfaces for this purpose, while the engine nozzles staggered back to their original position will.
Diese Steuerungseinrichtung ist jedoch einerseits bezüglich der Ausbildung der schwenkbaren Triebwerkdüsen sehr aufwendig und andererseits für die Verbesserung der Flugsicherheit von Fluggeräten weder geeignet nochHowever, this control device is on the one hand with regard to the design of the pivotable engine nozzles very expensive and on the other hand neither suitable nor suitable for improving the flight safety of aircraft
vorgesehen.
30intended.
30th
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungseinrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die ein Fluggerät automatisch aus einem plötzlichThe invention is based on the object of a control device of the type mentioned above to propose that an aircraft automatically disengages from one suddenly
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,If., If.
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auftretenden aerodynamisch unst eiierbaren oder· nur teilweise steuerbaren I lugzustand in eine .stabile l-'luglage oder Sollage um die Nick-, Gier- und Ro11 achse bringen kann und damit die Flugsicherheit von Fluggeräten unter Vermeidung der oben angesprochenen Nachteile erhöht .occurring aerodynamically unstable or · only partially controllable position in a stable position or move the target position around the pitch, yaw and ro11 axes can and thus increases the flight safety of aircraft while avoiding the disadvantages mentioned above .
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angeführte Merkmale gelöst. 10This object is achieved by the features cited in the characterizing part of claim 1. 10
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements emerge from the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it
Fig. 1 eine Ansicht eines Fluggerätes mit aerodynamischen Steuerflächen an den Flügeln und am Heck sowie kreuzförmig angeordnete Strahlruder an1 shows a view of an aircraft with aerodynamic control surfaces on the wings and on the tail as well as cross-shaped thrusters
der Triebwerkdüsethe engine nozzle
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuereinheit.Fig. 2 is a block diagram of the control unit.
Das in der Fig. 1 dargestellte Fluggerät 1 ist an den Flügeln 2 sowie am Heck 3 mit aerodynamischen Steuerflächen 43 5j 6, 7, 8 - forthin nur als Steuerflächen bezeichnet - versehen. Am Heck 3 ist eine Triebwerkdüse 9 mit einer Vorrichtung 9a vorgesehen, die aus vier um ihre Längsachse 10 schwenkbare Strahlruder 11, 12, 13 j 14 mit je einem, in der Fig. 1 nur angedeuteten Stellglied 15 besteht, die an der Triebwerkdüse 9 kreuzförmig angeordnet sind. Für einen minimalen Auf-The aircraft 1 shown in FIG. 1 is provided on the wings 2 and on the tail 3 with aerodynamic control surfaces 4 3 5j 6, 7, 8 - hereinafter referred to only as control surfaces. At the stern 3, an engine nozzle 9 is provided with a device 9a, which consists of four thrusters 11, 12, 13j 14 pivotable about its longitudinal axis 10, each with an actuator 15, only indicated in FIG. 1, which is cross-shaped on the engine nozzle 9 are arranged. For minimal uptake
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wand bei ähnlicher Steuerwirkung kann in nicht dargestellter
Weise durch eine sternförmige Anordnung von nur drei Strahlruder 11, 12, 13 an der Triebwerkdüse
9 erfolgen. Mit diesen ist einerseits eine Ablenkung des Triebwerkstrahles 16 eines nicht gezeigten Triebwerkes
in den erforderlichen Achsrichtungen zu bewerkstelligen
und andererseits kann mittels deren gemeinsamen Ablenkanstellung in eine Richtung - z.B. im Uhrzeigersinn
- der Triebwerkstrahl 16 auch in eine
Dra11 bewegung versetzt werden, wodurch Steuermomente zur Rollsteuerung - in diesem Fall gegen den Uhrzeigersinn
- des Fluggerätes 1 erzeugbar sind.wall with a similar control effect can be done in a manner not shown by a star-shaped arrangement of only three thrusters 11, 12, 13 on the engine nozzle 9. With these, on the one hand, a deflection of the engine jet 16 of an engine, not shown, can be achieved in the required axial directions and, on the other hand, by means of their common deflection in one direction - for example clockwise - the engine jet 16 can also be in a
Dra11 movement are offset, whereby control torques for roll control - in this case counterclockwise - of the aircraft 1 can be generated.
Die Strahlruder 11, 12, 13, 14 sind längenmäßig, d.h.The thrusters 11, 12, 13, 14 are lengthwise, i.e.
parallel zu ihrer Längsachse 10 nur in einer l/2 bis 2/3 Länge des Halbmessers der Triebwerkdüse 9 ausgeführt,
um aus Lebensdauergründen zu verhindern, daß
sie in den sehr heißen Kern 17 des Triebwerkstrahles l6 ragen und dort Beschädigungen erfahren. Es hatrunning parallel to its longitudinal axis 10 only in a l / 2 to 2/3 length of the radius of the engine nozzle 9, in order to prevent that for reasons of service life
they protrude into the very hot core 17 of the engine jet l6 and experience damage there. It has
sich nämlich gezeigt, daß der Triebwerkstrahl 16 im
Bereich der Peripherie der Triebwerkdüse 9 eine wesentlich
niedere Temperatur als in dessen Kern 17 aufweist. Weder die Lagerung der Strahlruder 11, 12, 13,
14 noch die Ausgestaltung von deren Stellglieder 153 di<>
mit oinor Steuereinheit l8 korrespondieren, sind
Gegenstand der Erfindung.namely shown that the engine jet 16 in
The area of the periphery of the engine nozzle 9 has a significantly lower temperature than in its core 17. Neither the mounting of the thrusters 11, 12, 13 , 14 nor the design of their actuators 15 3 di <> correspond to the oinor control unit 18 are the subject of the invention.
In der Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Steuereinheit l8 dargestellt, die zur Regelung und Steuerung der Fluggerätslage im Fluge aus einemIn FIG. 2, a block diagram of the electronic control unit 18 is shown, which is used for regulation and in-flight attitude control from one
Lageregler 19 besteht, der in bekannter Weise mit einem Istwertgeber 20, einem Sollagenwertgeber 21, ei-Position controller 19 consists in a known manner with an actual value transmitter 20, a set position value transmitter 21, a
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nem Staudruckwertgeber 22 und mit einem Stellwertgeber 23 zum Zwecke der Signalverarbeitung für die Ansteuerung der Steuerflächen 4> 5, ό, 7» 8 mittels eines weiteren Stellgliedes 24 verbunden ist. Der Stellwertgebor 23 dient dabei zur Ermittlung der Anstellwinkel ροκ i (.. i on und drtx Grunze des Ans! e I 1 w i nke I weges der Steuerflächen 4? 53 6, 7, 8· Mit diesem Stellwertgeber 23 können auch die augenblicklichen Stellkräfte in bezug auf die zulässigen Stellkräfte für die vorgenannten Steuerflächen zur Weitergabe an den Lageregler 19 gemessen werden.nem dynamic pressure transducer 22 and with a control value transducer 23 for the purpose of signal processing for the control of the control surfaces 4> 5, ό, 7 »8 by means of a further actuator 24 is connected. The control value generator 23 serves to determine the angle of incidence ροκ i (.. i on and drt x grunt of the approach I 1 wi nke I path of the control surfaces 4? 5 3 6, 7, 8 Adjusting forces are measured in relation to the permissible adjusting forces for the aforementioned control surfaces for transmission to the position controller 19.
Außerdem sind am Lageregler 19 die Stellglieder 15 zur Steuerung der Strahlruder 11, 12, 13, 14 und eine '-1 Regelvorrichtung 2 5 für die Regelung des Triebwerkschubes angeschlossen.In addition, the actuators 15 for controlling the thrusters 11, 12, 13, 14 and a '- 1 control device 25 for controlling the engine thrust are connected to the position controller 19.
Die Wirkungsweise der Steuerungseinrichtung ist wieThe operation of the control device is like
folgt:
20follows:
20th
Wenn der Lageregler 19 der Steuereinheit 18 durch den laufenden Signalvergleich zwischen dem Sollagenwertgeber 21 und dem Istlagenwertgeber 20 ermittelt, daß zur Steuerung oder Regelung des Fluggerätes 1 von der Istlage auf die Sollage, die von den Steuerflächen 43 5, 6, 7? 8 erzeugbaren Steuermomente nicht mehr ausreichen, werden für deren Kompensation die Strahlruder 11, 12, 13, 14 automatisch vom Lageregler 19 auf einen entsprechenden Anstellwinkel geregelt und dabei in bekannter Weise durch Ablenkung des Triebwerkstrahles 16 die fehlenden Steuermomente erzeugt.If the position controller 19 of the control unit 18 determines through the ongoing signal comparison between the target position value transmitter 21 and the actual position value transmitter 20, that to control or regulate the aircraft 1 from the actual position to the target position, which is determined by the control surfaces 4, 3, 5, 6, 7? 8 generated control torques are no longer sufficient, the thrusters 11, 12, 13, 14 are automatically controlled by the position controller 19 to a corresponding angle of attack and the missing control torques are generated in a known manner by deflecting the engine jet 16.
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Bei einem gänzlichen Ausfall der Steuerflächenwirksamkeit, wie z.B. durch Komponentenausfall oder im überzogenen Flugzustand etc., kann die gesamte Steuerfunktion für das Fluggerät 1 von den Strahlrudern 11, 12, 13, 14 vollständig übernommen werden. Gleichfalls können für die Durchführung schneller Flugmanöver die Strahlruder 11, 12, 13, 14 zusätzlich zu den Steuerflächen 4, 53 6, 7, 8 zur Wirkung gebracht werden.In the event of a complete failure of the control surface effectiveness, such as, for example, due to a component failure or in an excessive flight condition, etc., the entire control function for the aircraft 1 can be completely taken over by the thrusters 11, 12, 13, 14. Likewise, the thrusters 11, 12, 13, 14 in addition to the control surfaces 4 , 53, 6, 7, 8 can be brought into action for the implementation of faster flight maneuvers.
^O Zur Steuerung des Fluggerätes 1 mit der Steuereinrichtung 18 werden laufend mittels des Stellwertgebers 23 der Steuereinheit 18 die augenblickliche Anstellwinkelposition und/oder die Stellkräfte der Steuerflächen 43 53 6, 73 8 sowie die Staudruckgröße dem Lageregier 19 übertragen. Dieser ermittelt unter Bezug auf (Mi)OIi vorgegebenen staudruckabhängigen Steuermomentenver1 auf, die zu erbringende Steuerwirksamkeit, um das Fluggerät von der Ist- in die Sollage steuern zu können. Bei nicht ausreichender oder fehlender^ O To control the aircraft 1 with the control device 18 are continuously updated by means of the control value transmitter 23 of the control unit 18 the current angle of attack position and / or the actuating forces of the control surfaces 43 53 6, 73 8 as well as the dynamic pressure size of the position controller 19 transferred. With reference to (Mi) OIi, this determines predetermined dynamic pressure-dependent control torque values on the tax effectiveness to be provided in order to control the aircraft from the actual to the target position to be able to. In the case of insufficient or missing
2020th
Steuerwirksamkeit der Steuerflächen 43 53 6, 7, 8 werden automatisch die Strahlruder 11, 12, 13, 14 über die Stellglieder 15 soweit zum Triebwerkstrahl l6 angesteuert, daß mit der resultierenden StrahlablenkungControl effectiveness of the control surfaces 4, 3, 5, 3, 6, 7, 8, the thrusters 11, 12, 13, 14 are automatically controlled via the actuators 15 to the engine jet l6 that with the resulting jet deflection
die Summe der erforderlichen Steuermomente den vorse-25 the sum of the required steering torques the pre-25
gebenen Steuermomentenverlauf für die zu erreichende Sollage des Fluggerätes 1 entspricht.given control torque curve for the target position to be achieved of the aircraft 1 corresponds.
Mit FIi If e der Rege 1 vorr i chtung 2 5 kann dor LagereglerWith FIi If e control 1 device 2 5, the position controller
19 ebenfalls bei nicht ausreichendem Steuerwirkungs-30 19 also with insufficient control effect 30
grad der Strahlruder 11, 12, 13, 14 den vom Piloten oder Autopiloten gewählten Triebwerkschub des Fluggerätes 1 automatisch erhöhen, um deren Steuerwirksamkeit für sich alleine oder zusammen mit den Steuerflä-degree of the thrusters 11, 12, 13, 14 the engine thrust of the aircraft selected by the pilot or autopilot 1 automatically increase in order to increase their tax effectiveness on their own or together with the tax areas
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chen 4j 5, 6, 7, 8 dem im Lageregler 19 vorgegebenen Steuermomentenverlauf entsprechend der Fluggerätssolllage anzupassen.chen 4j 5, 6, 7, 8 to adapt the control torque curve specified in the position controller 19 in accordance with the aircraft's target position.
Die Vorteile der vorgeschlagenen Erfindung bestehen insbesondere darin, daß Fluggeräte auf einfache und sichere Weise aus einem aerodynamisch unsteuerbaren oder nur teilweise noch aerodynamisch steuerbaren Flugzustand automatisch zu einem jederzeit steuerbaren und regelbaren Flugverhalten unter Ausnutzung eines beträchtlichen Überschusses an Steuerkapazität gebracht werden können. Der damit erzielbare Sicherheitsfaktor stellt somit einen erheblichen BeitragThe advantages of the proposed invention are in particular that aircraft on simple and safe way from an aerodynamically uncontrollable or only partially aerodynamically controllable Flight status automatically to a flight behavior that can be controlled and regulated at any time using a brought considerable excess of control capacity can be. The safety factor that can be achieved thereby makes a considerable contribution
zur Flugsicherheit dar.
15for flight safety.
15th
Das bedeutet, daß für Notsituationen, wie sie beispielsweise während des oftmals nicht unkritischen Landeanfluges eines Flugzeuges auftreten, für diesesThis means that for emergency situations, such as those that are often not uncritical, for example during the Landing approach of an aircraft occur for this
wesentliche und automatisch schnell reagierende Steue-20 essential and automatically quick-reacting controls
rungs- und Regelreserven für alle Flugachsen zur Verfügung stehen. Außerdem kann dabei der Triebwerkschubüberschuß, der sich aus dem niedrigen Schubbedarf für das Flugzeug während des Landevorganges ergibt, für weitere zusätzliche Steuerzwecke sowohl im 1 luge als auch am Boden für die Rollphase des Flugzeuges auf dem Flugfeld eingesetzt werden.and control reserves are available for all flight axes. In addition, the engine thrust excess, which results from the low thrust requirement for the aircraft during the landing process, for further additional tax purposes both in the 1 luge and can also be used on the ground for the taxiing phase of the aircraft on the airfield.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8305 | Restricted maintenance of patent after opposition | ||
D4 | Patent maintained restricted | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHE AEROSPACE AG, 8000 MUENCHEN, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER-BENZ AEROSPACE AKTIENGESELLSCHAFT, 80804 M |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AEROSPACE AKTIENGESELLSCHAFT, 8099 |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |